PAIRADS - Künstliche Intelligenz für die Prostatakarzinom-Erkennung

Über das Projekt

PAIRADS ist ein Forschungsprojekt im Bereich der Integration von Künstlicher Intelligenz in den radiologischen Alltag. Dabei sollen vor allem die bestmögliche Integrierbarkeit sowie ein Demonstrator entwickelt werden, mit dem Prostatakarzinome erkannt werden können. Daraus haben sich bereits folgende Kern-Merkmale des Projekts ergeben.

Human-in-the-Loop

Der Human-in-the-Loop Ansatz beschreibt das Einbeziehen von beispielsweise Radiologen:innen in den Lernprozess des Systems. Dabei können die Radiologen:innen wie Mentoren für die Künstliche Intelligenz angesehen werden, die die Ergebnisse des Systems verbessern.

Explainable AI

Die Technologie der Künstlichen Intelligenz sowie dessen Ergebnisse ist für viele nicht greifbar. Daher setzen wir auf den Ansatz der Explainable AI welcher die Ergebnisse der KI durch sowohl grafische als auch textuelle Erklärungen verständlicher macht.

AI + PI-RADS = PAIRADS

Wir setzen auf bewährte Verfahren für die Erkennung von Prostatakarzinomen, wie dem PI-RADS Standard. Dabei entwickeln wir gemeinsam mit Experten der Domäne einen Demonstrator, der nach bekannten Merkmalen des PI-RADS Standards arbeitet.

Schritt 1

Neue Prostata Untersuchung

Eine neue Untersuchung der Prostata mit dem Verdacht eines Prostatakarzinoms wird durchgeführt. Daher wird ein MRT der Prostata erzeugt und an das PACS der Radiologie gesendet.

Schritt 2

PAIRADS-Vorbereitung

Damit die Daten Ihrer Patienten geschützt bleiben, werden die Bilddaten des Patienten bereits in Ihrem Netzwerk vollautomatisch pseudonymisiert. Daher werden nur Informationen an PAIRADS gesendet, die für die weitere Verarbeitung wichtig sind. Dafür wird das DICOM-Gateway von Gemedico verwendet.

Schritt 3

Erkennen der Prostata

Unser System beginnt zunächst damit, die Prostata innerhalb der Aufnahmen zu erkennen. Dies hilft der Künstlichen intelligenz bei den weiteren Berechnungen, vor allem für die Segmentierung der Prostata und der Bestimmung des Volumens.

Quelle: https://promise12.grand-challenge.org/

Schritt 4

Volumenberechnung

Ein wichtiges Merkmal nach dem PI-RADS Standard ist das Volumen der Prostata. Der vorangegangene Schritt ermöglicht dem System das Volumen zu berechnen, was zusätzlich in das Ergebnis mit einfließt.

Quelle: https://www.hindawi.com/journals/rrp/2014/903747

Schritt 5

Erkennen von Karzinomen

Dieser Schritt stellt mit die größte Herausforderung dar. Das System wendet das zuvor Gelernte auf die neue Studie an und erkennt Prostatakarzinome. Dies bedeutet allerdings nicht, dass das System bereits weiß wo sich das Karzinom befindet, sondern nur dass eine Auffälligkeit vorliegt.

Schritt 6

Lokalisierung von Karzinomen

Mithilfe von Explainable AI wird lokalisiert in welcher Sektion der Prostata eine Auffälligkeit gefunden wurde. In Kombination der Segmentierung der Prostata kann so dem/der Radiologen:in konkreter mitgeteilt werden, wo eine Auffälligkeit erkannt wurde.

Quelle: https://www.mdpi.com/2218-273X/9/11/673/htm

Schritt 7

Zusammenfassen der Ergebnisse

Die Ergebnisse des Systems werden zusammengefasst und den Radiologen:innen zur Verfügung gestellt. Daher werden Segmentierungen, Volumen, Karzinome und dessen Lokalisation zu einem Paket zusammengebaut und versendet.

Schritt 8

Feedback der Expert:innen

Die Radiologen:innen haben nun die Möglichkeit die Ergebnisse des Systems zu bewerten. Dabei können beispielsweise Segmentierungen der Prostata erstellt werden, Karzinome hinzugefügt oder entfernt oder das Volumen angepasst werden. Dieser Schritt ist optional, d.h. die Produktivität der Radiologen:innen wird hierdurch nicht eingeschränkt.

Helfen Sie uns gerne die Zukunft der Radiologie mitzugestalten!

Sie sind ein/e Radiologen:in, haben Interesse an neuen Möglichkeiten und möchten an diesem Projekt mithelfen? Kontaktieren Sie uns gerne! Wir suchen permanent Partner-Radiologien, welche unser System mitgestalten und einsetzen möchten und damit helfen das System an die Bedürfnisse der Radiologen:innen anzupassen. Desto mehr Radiologien uns unterstützen, desto nutzerorientierter können wir entwickeln und desto gebrauchstauglicher wird das System für die Radiolog:innen.

Sie sind kein/e Radiologe:in verfügen aber über Aufnahmen der Prostata welche Sie uns bereitstellen würden? Dann kontaktieren Sie uns gerne! Wir sind über jede für uns zur Verfügung gestellte Studie sehr dankbar, da es sehr schwierig ist qualitativ hochwertige Aufnahmen zu erhalten.

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Interaktion von Mensch und Technik neu gedacht